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摘要：在工业生产中，焊接工作的有效科学发展能够推动我国的机械行业的健康发展，因此我们在焊接工作进行过程中，一定要注意焊接的质量，同时对于影响焊接质量的各种因素给予及时的发现并且处理，只有这样我国的焊接工作才能够有更好更快的发展。
关键词：焊接变形；焊接应力；探讨
在机械焊接的过程中，难免会出现焊接变形问题，同时还会产生焊接应力。焊接变形同焊接应用对于焊接工作有着非常大的影响，会严重的影响焊接的质量。因此文章针对焊接过程中的焊接变形和焊接应力进行详细的阐述和分析，希望通过文章的阐述和分析，能够为我国的机械行业的焊接加工质量及工作的提升作出一定的贡献。
1 焊接应力与焊接变形的定义
1.1 焊接应力
钢材在焊接过程中，焊件部位会因为焊接时的局部高温产生不均的温度场。高温时，有一部分钢材会产生很大的膨胀和伸长，但由于受到邻近钢材的约束影响，会在焊件内部产生较大的收缩应力。在焊接的过程中，这种收缩应力伴随着焊接时间的变化和温度的升降变化不断的改变，而这种收缩应力就被定义为焊接应力。
1.2 焊接变形
焊接构件在焊接及逐渐冷却的过程中，由于焊接构件局部受热且受热不均，同时焊接构件冷却也不均，因此焊接构件不仅会产生焊接应力，还会产生各种变形。这种焊件产生的变形，被称为焊接变形。
2 焊接变形及焊接应力出现的主要原因
2.1 焊接件受热不均匀
按照有关的实践分析可知，在焊接过程中出现焊接应力与变形的根本原因为在焊接操作时受力不均匀所导致。焊接件焊机的位置引焊接操作的实施而发生热涨状况，但是没有焊接的位置因不存在热涨现象进而阻止了热涨变形。因此，导致焊接完成后发生严重的焊接变形。
2.2 焊接金属出现收缩
焊接工作实际就是将要融化焊接木材然后再进行金属填充，在常态下是一种全塑状态，在焊接操作的过程中只会出现自身的变形而没有带动亦或拉动其他的金属变形，从而导致金属发生收缩的现象，造成焊接变形的出现。
2.3 焊接件刚性约束
焊接件本身存在的刚性约束同焊接过程中出现焊接应力及焊接变形之间存在着必要的联系。焊接件的刚性约束同焊接变形以及焊接应力发生概率呈现反比例关系。刚性约束越大，发生焊接变形与焊接应力的概率则越小。
2.4 其它因素导致焊接残余应力产生
在火车焊接加工中，不仅受到热源和材料、力学性能因素的影响，而且受到其它因素的影响，也会出现不同的残余应力。例如：如果在焊接加工操作之前，使钢结构局部零件以及器材进行轧刹，也会影响火车焊接加工过程，使火车焊接加工中出现不同的残余应力。此外，在火车焊接加工中，还要重点考虑其它多方面因素的影响，才能避免出现较大的残余应力。
3在焊接的过程中对于焊接变形及焊接应力的有效预防及控制的相关措施
关于这方面的阐述和分析，文章主要从两个方面进行阐述和分析。第一个方面是焊接变形的控制预防措施。第二个方面是焊接应力的控制预防措施。下面进行详细的阐述和分析。
3.1 焊接变形的预防措施
关于焊接变形的控制预防措施的阐述和分析，文章主要从两个方面进行阐述和分析。第一个方面是设计层面的预防措施。第二个方面是工艺层面的预防措施。下面进行详细的阐述和分析。
3.1.1 措施一：设计层面的预防措施
在设计过程中，要有意识的减少焊接缝的数量及焊接缝的施工尺寸。同时最为重要的是要防止焊接缝集中出现在一处。文章建议焊接的位置最好选择在焊接件的中间位置，这样就会由于对称而减缓或者减轻焊接变形及焊接应力。
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3.1.2 措施二：工艺层面的预防措施
（1）焊接过程中可以使用反变形的方法来预防焊接变形。（2）焊接过程中应该合理科学的选择焊接的先后顺序。（3）焊接过程中应该使用恰当的焊接方法。
3.2 焊接应力的控制预防措施
关于焊接应力的控制预防措施的阐述和分析，文章主要从两个方面进行阐述和分析。第一个方面是焊接过程中使用合理科学的焊接顺序。第二个方面是焊接过程中应该有意识的预留足够的焊接缝来保障焊接过程中的自由收缩。
3.2.1 措施一：焊接过程中使用合理科学的焊接顺序
收缩量最大的焊缝应当先焊。因为先焊的焊缝收缩时受阻较小，故应力较小。平面上的焊缝焊接时，要保证焊缝的纵向和横向（特别是横向）收缩不要受到较大的约束。
3.2.2 措施二：焊接过程中应该有意识的预留足够的焊接缝来保障焊接过程中的自由收缩
4 焊接变形的控制措施
4.1 设计措施
（1）焊缝要对称布置，连接处要平滑。当焊接不同宽度或者是厚度的焊件时，防止截面出现突变而产生过大的应力集中现象，可以采用一定的坡度过渡的方法。（2）焊接要避免焊缝过分集中，或者是多个方向的焊缝都相交于一点，如出现前两种情况，相交处会形成多向同号应力场，这样就会使得钢材变脆；通常采用主要焊缝连续通过而次要焊缝断开的构造方法来防止多方向焊缝相交的现象发生。（3）尽量减小焊缝的数量及其尺寸，采用适宜的焊脚尺寸和长度。搭接角焊缝焊接时，要避免焊接热量集中现象，应该采用细长焊缝，而不能用粗短焊缝。（4）在搭接连接中不能只有一条正面角焊缝传力，要求搭接长度不小于薄板厚度的5倍或者是25毫米。（5）要尽量避免在母材厚度方向有收缩应力。（6）焊缝要合理布置位置，避免仰焊
4.2 焊接工艺
（1）采用合理的焊接方向和顺序。结构对称时，采用对称焊法。当焊缝较多且较集中时，采用跳焊法分散受热防止集中受热。大于1米的长焊缝，采用分段退焊法。（2）先焊接膨胀大的焊缝，后焊膨胀小的焊缝。先焊短缝，后焊长缝，使得焊缝有足够大的横向收缩空间。（3）为保证受力较大的焊缝在焊接后有一定的伸缩空间，应先焊受力较大的主要焊缝，后焊受力较小的次要焊缝。（4）反变形法。为了减小焊接变形，可以在焊接之前预留一个与焊接变形相反的预变形。5）预热。焊接之前，先将焊件整体或者是局部加热到100―300℃，并且在焊接后保持100―300℃一定时间，通过这种方法可以降低焊缝温度变化的不均程度，也就降低了温度变化产生裂纹的危险。（5）高温回火（退火）。在焊接后要用高温回火的方法来减少焊接变形。高温回火的方法是把焊接构件加热到600―650℃左右，并且要保持一段时间后缓慢地冷却。如果是较小的焊接构件，可以对整个焊接构件进行高温回火，由于加热达到的温度已经达到了钢材的热塑温度，钢材基本上变形很小，也就是消除了大部分的焊接变形；如果是较大的焊接构件，对整个焊接构件高温回火不方便，只能对焊缝附近的部位或者是焊接应力较大的部位用局部高温回火的方法，同样也可以减少焊接变形。
5结束语
我国现阶段工业发展过程中，焊接工作起到了非常重要的作用。各种各样的焊接工艺和焊接形式越来越多的被应用在实际的焊接工作过程中。同时焊接使用的工作机械也在不断的更新及发展。现在的焊接工作相较于以前的焊接工作已经有了非常大的发展和创新。因此现在工业发展过程中，焊接被作为一个非常重要的课题进行专项研究。我们要分析焊接变形的原理及其危害，同时还要找出焊接过程中焊接应力的出现原因。只有这样我们才能够有效的掌握焊接过程中的焊接质量，同时观察焊接过程中的变化，通过这些工作的开展，我们才能够更加科学及有效的使用焊接这种技术，发挥焊接技术的最大优势，有效的防止焊接过程中出现的各种问题。
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论文作者:申伟,孙国斌,黄新宇
论文发表刊物:《防护工程》2019年第2期
论文发表时间:2019/5/13
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